国内水泥行业氮氧化物治理及氨排放浅议
来源:上海力皇集团 日期:2019-10-25 阅读量:16524

水泥工业一直是我国大气污染控制的重点,水泥工业大气污染排放标准自1985年首次颁发之后,已经经历了三次修订,分别是在1996年、20 04年和2013年,最近一次修订、颁布执行至今已有四年的时间。历经三次修订,水泥工业粉尘、氮氧化物、二氧化硫等的排放控制标准愈加严格,水泥工业对中国空气质量的改善做了很大贡献。

随着氮氧化物排放限值的收紧,氮氧化物末端治理手段被广泛采用,目前SNCR是最为主要的一种末端治理手段,据估计,绝大多数的水泥熟料生产线已经安装SNCR脱硝装置。

1.SNCR脱硝原理简述


SNCR脱硝技术即选择性非催化还原技术,是一种不用催化剂,在850~1 100℃的温度范围内,将含氨基的还原剂(如氨水,尿素溶液等)喷入炉内,将烟气中的NOx还原脱除,生成氮气和水的清洁脱硝技术。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%~60%。水泥企业目前几乎全部采用氨水作为还原剂,其反应如下:

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 

SNCR是一种烟气脱硝的末端治理技术,水泥工业烟气脱硝一般在窑尾分解炉的中下部(温度约9 5 0℃)喷入浓度约2 0 %的氨水。氨水储存罐的氨水经过过滤器后,通过氨水添加泵送入分解炉,出添加泵的溶液经过滤后进入流量调节阀和流量计,经计量的溶液进入喷嘴,在喷嘴内与压缩空气混合,雾化后喷入分解炉内。

2.水泥工业氮氧化物排放情况


中国水泥工业近年来在环保治理方面取得了巨大成就,氮氧化物减排成效显著。

五年时间,水泥工业氮氧化物排放量减少了94.3万吨,年均削减比例达11.78%,尤其自从2014年新修订的大气污染排放标准实施以来,年减排量均超过了20万吨。不可否认的是,SNCR在水泥企业的广泛应用,对于氮氧化物减排起了巨大作用。

3.水泥工业氮氧化物治理存在的问题

| 3.1 污染转移问题

水泥工业大气污染排放标准2013版在2014年3月1日正式执行,水泥企业为满足排放限值要求短时间内大量建设SNCR脱硝系统。SNCR脱硝系统主要用20%浓度的氨水作为还原剂,粗略估算水泥工业每年消耗纯氨约130万吨。生产氨水的合成氨行业本身属于高耗能和重污染行业,世界上大约10%的能源用于生产合成氨;合成氨行业主要污染物排放包括:污水、废气、废渣,合成氨工业的废水排放量约为15亿立方米,占化工行业废水排放量的38.3%;COD排放量约为22.5万吨,占化工行业COD排放量的35.4%;氨氮排放量约为9万吨,占化工行业氨氮排放量的47.6%。水泥工业为治理氮氧化物排放消耗了大量氨水,而且在不断收严的排放标准下,更增加了氨水的耗用量。在这个过程中实际上发生了污染转移的情况,水泥工业利用氨水作还原剂实现氮氧化物减排,氨水制造业的合成氨工业又大量产生三废的排放。因此需要高度重视跨行业污染转移并通过LCA(生命周期评价)深入研究跨行业的环境影响评价问题,研发氮氧化物清洁治理技术。

| 3.2 氨的大量使用对工艺、装备的影响

当前由于部分地区通过错峰生产豁免、超低排放停窑豁免、环保税优惠等政策对企业氮氧化物排放的强化管理,引导企业在氮氧化物减排上不断降低排放限值。从好的方面讲,企业主动研究、探索氮氧化物清洁生产和减排技术,积极应用各类技术促进氮氧化物治理与减排;另一方面,氮氧化物最终的减排和治理手段目前还是依靠SNCR脱硝系统的应用,为了满足各类政策要求、达到较低的氮氧化物排放限值,多喷氨水就是各企业的主要选择。众所周知,氨水作为还原剂,与氮氧化物反应需要一定的条件,过量喷入氨水并不能完全反应。过量氨水在水泥熟料生产系统中,会对生产设施、设备产生腐蚀,产生安全隐患;大量喷入氨水,对熟料生产能耗(包括煤耗、电耗)、回转窑系统操作都有影响;过量氨水不能与氮氧化物完全反应,导致氨排放,尤其生料粉磨系统不运转时,氨逃逸情况将更加凸显。

4.结束语

当前水泥工业氮氧化物排放控制已经取得了极大的进展,SNCR脱硝系统在水泥工业得到广泛应用,然而随着各地氮氧化物排放限值的不断加严,水泥行业在关注氮氧化物减排的同时应更加注意氨的污染排放,综合考虑合成氨工业污染排放和水泥工业氮氧化物、氨排放的平衡问题,切忌按下葫芦浮起瓢。因此各地方以及水泥企业自身不宜在氮氧化物排放限值上继续加严控制,应在现有排放标准下,积极研发、应用新型清洁氮氧化物减排技术以逐步实现技术升级。

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